(57)【要約】【課題】圧縮機の流路で効率および負荷のシステム要件を満たし、圧縮機のその他の段の間の相互作用を最適化し、空気力学的効率をもたらし、空気力学的な目標寿命を最適化する静翼エーロフォイル形状を提供すること。【解決手段】圧縮機（１０）用の第１２段の静翼（１２）が、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値によるエーロフォイル輪郭を備え、Ｚの座標値が圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、エーロフォイル１８の径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まるＺの値を伴うＸおよびＹの値を含む。ＸおよびＹは、各距離Ｚでエーロフォイル輪郭を定める座標値である。Ｘ、Ｙ、およびＺの値は、各静翼に関して、拡大または縮小されたエーロフォイル断面をもたらすためにスケール変更できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーロフォイル（１８）を有する圧縮機（１０）用の静翼（１２）であって、前記エーロフォイルが、任意のエーロフォイルの表面位置に対して垂直な方向に±２．５４ｍｍ（±０．１００インチ）以内のエンベロープの形状を有し、前記エーロフォイルが、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭を有し、前記Ｚ座標値が前記圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、前記エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まる前記Ｚの値を伴う前記ＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹが滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいて前記エーロフォイル輪郭を定める座標値であり、前記Ｚの距離においての前記輪郭が、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成す圧縮機用の静翼。
【請求項２】
圧縮機の第１２段の一部分を形成する、請求項１記載の静翼。
【請求項３】
Ｚ＝０の値が前記圧縮機の中心線から４３．４７ｃｍ（１７．１１４インチ）の半径距離で始まり、前記Ｚの値が径方向に内側の方向に表１で正の方向に増加していく、請求項１記載のブレード。
【請求項４】
エーロフォイル（１８）を有する圧縮機（１０）用の静翼（１２）であって、前記エーロフォイルが、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準のエーロフォイル輪郭を有し、前記Ｚ座標値が前記圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、前記エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まる前記Ｚの値を伴う前記ＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹが滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいて前記エーロフォイル輪郭を定める座標値であり、前記Ｚの距離においての前記輪郭が、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成し、前記Ｘ、Ｙ、およびＺの値が、拡大されたまたは縮小された圧縮機のエーロフォイルをもたらすために、同じ定数または数の関数としてスケール変更される圧縮機用の静翼。
【請求項５】
圧縮機の第１２段の一部分を形成する、請求項４記載の静翼。
【請求項６】
Ｚ＝０の値が前記圧縮機の中心線から４３．４７ｃｍ（１７．１１４インチ）の半径距離で始まり、前記Ｚの値が径方向に内側の方向に表１で正の方向に増加していく、請求項４記載のブレード。
【請求項７】
圧縮機の段の一部分を形成する複数の静翼（１２）を備える圧縮機（１０）であって、前記翼のそれぞれが、任意のエーロフォイルの表面位置に対して垂直な方向に±２．５４ｍｍ（±０．１００インチ）以内のエーロフォイル（１８）の形状であり、前記エーロフォイルが、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭を有し、前記Ｚ座標値が前記圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、前記エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まる前記Ｚの値を伴う前記ＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹが滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいて前記エーロフォイル輪郭を定める座標値であり、前記Ｚの距離においての前記輪郭が、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成す圧縮機。
【請求項８】
前記圧縮機の段が第１２段である、請求項７記載の圧縮機。
【請求項９】
Ｚ＝０の値が前記圧縮機の中心線から４３．４７ｃｍ（１７．１１４インチ）の半径距離で始まり、前記Ｚの値が径方向に内側の方向に表１で正の方向に増加していく、請求項７記載の圧縮機。
【請求項１０】
圧縮機の段の一部分を形成する複数の静翼（１２）を備える圧縮機（１０）であって、前記翼（１２）のそれぞれが、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭を有し、前記Ｚ座標値が前記圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、前記エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面での前記Ｘ、Ｙ平面において０で始まる前記Ｚの値を伴う前記ＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹが滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいて前記エーロフォイル輪郭を定める座標値であり、前記Ｚの距離においての前記輪郭が、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル輪郭を成し、前記Ｘ、Ｙ、およびＺの値が、拡大されたまたは縮小された圧縮機のエーロフォイルをもたらすために、同じ定数または数の関数としてスケール変更される圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタービン用の圧縮機に関し、詳細には、圧縮機ブレード、特に第１２段のブレード用の静翼（ｓｔａｔｏｒ  ｂｌａｄｅ）エーロフォイル輪郭に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の流路は、効率および負荷のシステム要件を満たす圧縮機のエーロフォイル静翼輪郭を必要とする。圧縮機の静翼のエーロフォイル形状は、圧縮機のその他の段の間の相互作用を最適化し、空気力学的効率をもたらし、空気力学的な目標寿命（ｌｉｆｅ  ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ）を最適化する必要がある。
【特許文献１】米国特許第６，９１０，８６８号公報
【特許文献２】米国特許第６，８８４，０３８号公報
【特許文献３】米国特許第６，８８１，０３８号公報
【特許文献４】米国特許第６，８６６，４７７号公報
【特許文献５】米国特許第６，８５７，８５５号公報
【特許文献６】米国特許第６，８５４，９６１号公報
【特許文献７】米国特許第６，８３２，８９７号公報
【特許文献８】米国特許第６，８０８，３６８号公報
【特許文献９】米国特許第６，７７９，９８０号公報
【特許文献１０】米国特許第６，７７９，９７７号公報
【特許文献１１】米国特許第６，７６９，８７９号公報
【特許文献１２】米国特許第６，７３９，８３８号公報
【特許文献１３】米国特許第６，７２２，８５３号公報
【特許文献１４】米国特許第６，７２２，８５２号公報
【特許文献１５】米国特許第６，７１５，９９０号公報
【特許文献１６】米国特許第６，６８５，４３４号公報
【特許文献１７】米国特許第６，５５８，１２２号公報
【特許文献１８】米国特許第６，５０３，０５９号公報
【特許文献１９】米国特許第６，５０３，０５４号公報
【特許文献２０】米国特許第６，４７４，９４８号公報
【特許文献２１】米国特許第６，４６１，１１０号公報
【特許文献２２】米国特許第６，４６１，１０９号公報
【特許文献２３】米国特許第６，４５０，７７０号公報
【特許文献２４】米国特許第６，３９８，４８９号公報
【非特許文献１】U.S. Application No. 10/900,200, filed July 28, 2004, entitled: AIRFOIL SHAPE AND SIDEWALL FLOWPATH SURFACES FOR A TURBINE NOZZLE.
【非特許文献２】U.S. Application No. 10853,240, filed May 26, 2004, entitled: INTERNAL CORE PROFILE FOR A TURBINE NOZZLE AIRFOIL.
【非特許文献３】U.S. Application No. 10/986,162, filed November 12, 2004, entitled: AIRFOIL SHAPE FOR A COMPRESSOR BLADE
【非特許文献４】U.S. Application No. 11/226,264, filed September 15, 2004, entitled: ROTOR BLADE FOR A FIRST PHASE OF A GAS TURBINE
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、これらの目標を最適化する静翼エーロフォイル形状が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の好ましい実施形態では、圧縮機用の静翼がエーロフォイルを有し、エーロフォイルは、任意のエーロフォイルの表面位置に対して垂直な方向に±２．５４ｍｍ（±０．１００インチ）以内のエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の形状を有し、そのエーロフォイルは、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭（ｎｏｍｉｎａｌ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有し、Ｚ座標値は圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まるＺの値を伴うＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹは、滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいてエーロフォイル輪郭を定める座標値であり、Ｚの距離においての輪郭は、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成す。
【０００５】
本発明の別の好ましい実施形態では、圧縮機用の静翼がエーロフォイルを有し、エーロフォイルは、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準のエーロフォイル輪郭を有し、Ｚ座標値は圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面においてのＸ、Ｙ平面で０から始まるＺの値を伴うＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹは、滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいてエーロフォイル輪郭を定める座標値であり、Ｚの距離においての輪郭は、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル輪郭を成し、Ｘ、Ｙ、およびＺの値は、拡大されたまたは縮小された圧縮機のエーロフォイルをもたらすために、同じ定数または数の関数としてスケール変更される。
【０００６】
本発明の別の好ましい実施形態では、圧縮機が圧縮機の段の一部分を形成している複数の静翼を備え、前記翼のそれぞれが、任意のエーロフォイルの表面位置に対して垂直な方向に±２．５４ｍｍ（±０．１００インチ）以内のエーロフォイルの形状であり、エーロフォイルは、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭を有し、Ｚ座標値は圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まるＺの値を伴うＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹは、滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいてエーロフォイル形状を定める座標値であり、Ｚの距離においての形状は、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成す。
【０００７】
本発明の別の好ましい実施形態では、圧縮機が圧縮機の段の一部分を形成している複数の静翼を備え、前記ブレードのそれぞれが、実質的に表１にインチで明記されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値による被覆されていない基準輪郭を有し、Ｚ座標値は圧縮機の中心線からの半径に対して垂直な平面からの垂直距離であり、エーロフォイルの径方向の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まるＺの値を伴う、ＸおよびＹの値を含み、ＸおよびＹは、滑らかな連続した弧によって結びつけられると、各距離Ｚにおいてエーロフォイル形状を定める座標値であり、Ｚの距離においての輪郭は、互いに滑らかにつなぎ合わされて、完全なエーロフォイル形状を成し、Ｘ、Ｙ、およびＺの値は、拡大されたまたは縮小された圧縮機のエーロフォイルをもたらすために、同じ定数または数の関数としてスケール変更される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、全体的に１２で示される第１２段を含む複数の段を有する全体的に１０で示される圧縮機の一部分が示される。各段は、複数の円周方向に間隔を置いて配置された静翼、ならびに圧縮機のロータ１６に装着された動翼１４を備える。第１２段の圧縮機の静翼１２は、円周方向に互いに間隔を置いて配置され、下記に明記される特定のエーロフォイル形状または輪郭のエーロフォイル１８を有する。図２を参照すると、エーロフォイル形状または輪郭が、それぞれ前縁２０および後縁２２を備える。第１２段の圧縮機の静翼（ｓｔａｔｏｒ  ｖａｎｅ）の好ましい、図示される実施形態では、第１２段を形成する１１３の翼がある。
【０００９】
次に図２〜７を参照すると、各第１２段の静翼は、Ｘ、Ｙ、およびＺに関するデカルト座標系によって定められるエーロフォイル輪郭を有する。座標値は、下記の表１にインチで明記される。デカルト座標系は、垂直に関係付けられたＸ、Ｙ、およびＺ軸を有し、Ｚ軸が圧縮機のロータの中心線からの半径に沿って、すなわちＸおよびＹ値を含む平面に垂直に延びる。Ｚの距離は、径方向に最も外側の空気力学的な断面でのＸ、Ｙ平面において０で始まる。このＺの距離、すなわちＺ＝０は、圧縮機の中心線から半径４３．４７ｃｍ（１７．１１４インチ）のところにある。Ｘ軸は、圧縮機のロータの中心線、すなわち回転軸に対して平行に位置する。Ｘ、Ｙ平面に垂直なＺ方向に選択された位置でＸ、およびＹ座標値を定めることによって、エーロフォイル２０の輪郭を確認することができる。滑らかな連続した弧によってＸおよびＹの値を結びつけることによって、各距離Ｚでの各輪郭の断面が固定される。距離Ｚの間の様々な表面位置での表面輪郭は、互いに滑らかに結びつけられて、エーロフォイルを成す。下記の表１に与えられる表の値はインチ表示であり、非動作のまたは非高温の周囲条件でのエーロフォイル輪郭を表し、被覆されていないエーロフォイルに関するものである。符号規則は、径方向内側の方向に正の値Ｚを対応付け、ＸおよびＹの座標値に関して、デカルト座標系で一般に用いられるように正および負の値を対応付ける。
【００１０】
１２３２個の点は、エーロフォイルの各断面に関する公称の低温または室温の輪郭である。
【００１１】
エーロフォイルの実際の輪郭に組み入れられる必要のある、一般的な製造公差ならびに被覆が存在する。したがって、表１に与えられる輪郭に関する値は、基準のエーロフォイルに関するものである。したがって、一般的な製造公差すなわち±の値および被覆の厚さは、下記の表１に与えられるＸ、Ｙ値に加え、または減じたものであることが理解されよう。したがって、エーロフォイル輪郭に沿った任意の表面位置に対して垂直な方向の±２．５４ｍｍ（±０．１００インチ）の距離は、この特定のエーロフォイル設計および圧縮機に関するエーロフォイル輪郭のエンベロープを定める。ブレード設計の重要な利点は、動作状態の下でのエーロフォイルの固有振動数と任意の周知の駆動体との間の十分なマージンが達成されることである。好ましい実施形態では、下記の表１に与えられる静翼のエーロフォイル輪郭は、圧縮機の第１２段のブレードに関するものである。
【００１２】
下記の表１に与えられる座標値はインチでのものあり、好ましい基準輪郭のエンベロープをもたらす。
【００１３】
【表１】
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上記の表に開示されたエーロフォイルは、その他の同様の圧縮機設計に使用するために幾何学的に拡大または縮小できることも理解されるであろう。したがって、表１に明記された座標値は、エーロフォイル輪郭形状が変更されないままになるように拡大または縮小することができる。表１の座標をスケール変更したものは、同じ定数または数によって掛けまたは割ったＸ、Ｙ、およびＺの座標値によって表される。
【００１４】
本発明を現在最も実際的で好ましい実施形態と見なされるものと関連させて説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、それとは反対に、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれる様々な変更形態および等価な装置を包含することが意図されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１２段を含む圧縮機の様々な段を図示する圧縮機の断片的な断面図である。
【図２】圧縮機の第１２段に関するブレードの斜視図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】第１２段の圧縮機のブレードの接線方向で後方の斜視図である。
【図５】ブレードの先端から径方向外側に見てとらえた、第１２段の圧縮機ブレードの端面図である。
【図６】図２と同様の図である。
【図７】図６のほぼ線７−７の周辺でのその断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  圧縮機
１２  第１２段
１４  動翼
１６  圧縮機ロータ
１２  静翼
１８  エーロフォイル
２０  前縁
２２  後縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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